一种高韧性高强度高导电性铝合金导线及制备方法.pdf

本发明公开了一种高韧性高强度高导电性铝合金导线及制备方法，铝合金导线由以下质量百分比的成分组成：锆Zr0.25～0.35％、铁Fe0.30～0.60％、铜Cu0.08～0.12％、砷As0.05～0.20％、锑Sb0.02～0.03％、混合稀土0.06～0.08％、镍0.05～0.08％，余量为铝Al及其他杂质，经熔融、静置、连铸连轧、拉丝成型、热处理及冷却后制得。本发明所选各金属原料协同起效，可有效提高铝合金导线的强度，所得导线具有较高导电性，同时具有较高的韧性及抗蠕变性，满足不同电气工程线路敷设条件的需求，可有效增加导线输电能力，进一步降低线损能耗，有利于节能减排。

权利要求书1.  一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，其特征在于，由以 下质量百分比的成分组成：锆Zr0.25～0.35％、铁Fe0.30～0.60％、铜 Cu0.08～0.12％、砷As0.05～0.20％、锑Sb0.02～0.03％、混合稀土 0.06～0.08％、镍0.05～0.08％，余量为铝Al及其他杂质。 2.  根据权利要求1所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导 线，其特征在于，包括以下质量百分比的成分：锆Zr 0.30％、铁Fe 0.45％、铜Cu 0.10％、砷As 0.12％、锑Sb 0.02％、混合稀土0.07％、 镍0.06％，余量为铝Al及其他杂质。 3.  根据权利要求1所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导 线，其特征在于，所述混合稀土中轻稀土的含量占混合稀土总量的比 例大于50％。 4.  根据权利要求1所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导 线，其特征在于，所述杂质含量<0.02％，杂质中钛Ti、钒V、锰Mn、 铬Cr元素之和含量<0.01％。 5.  根据权利要求1-4中任一所述的一种高韧性高强度高导电性 铝合金导线的制备方法，包括以下步骤：将铝Al置于炉内在 730～745℃下熔为铝液；加入按质量百分比称取好的金属原料，升温 至755～775℃，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温静置30min；所 得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金杆在拉丝机上拉 制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得到高韧性高强度 高导电性铝合金导线； 所述铝Al为重熔用铝锭。 6.  根据权利要求5所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导 线的制备方法，其特征在于，所述连铸连轧工艺条件为：浇铸温度 720～740℃，进扎温度510～520℃，出扎温度280～300℃；所述热处理 条件为：热处理温度300～350℃，时间5～8h。

说明书一种高韧性高强度高导电性铝合金导线及制备方法
技术领域
本发明涉及电气工程导线领域，具体涉及一种高韧性高强度高导 电性铝合金导线及制备方法。
背景技术
一直以来，建筑工程、电气工程等工程用导线多选用铜或铜合金 导线，主要原因为在相同直径的导线中，铜或铜合金的导线导电率远 高于其它金属。随着电气化时代的不断发展，作为导线的铜金属的用 量也越来越大，而铜一方面作为贵重金属价格较为昂贵，另一方面其 密度较大，增加了导线的重量，同时增加了应用成本，而且施工中铜 线强度高柔韧性差，施工难度大。在此背景下，以导电率比较高、柔 韧性好而且密度较小的铝为主体来制造导线，已经得到了广泛的关 注。
工程用导线通常截面尺寸较大，工程施工时铺设线路过程中遇有 拐弯、变向处要求导线具有大的柔韧性，所以工程用导线应该具有更 好的柔韧性来满足施工需求。为保证铝导体的具有较高的导电性，同 时兼备高强度，常常采用微合金化提高铝导体的强度和延伸率。现已 经有技术提出，使用铝合金来制造导线，这些技术的铝合金普遍包括 有铁、镁、硅、锰、铬等元素，而这些元素的添加对导线组织及其性 能有十分重要的影响，能够提高铝合金的强度或耐热性能，但对铝合 金的导电率以及铝金属的韧性有很大的降低，不能满足实际工程应用 的需求。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供了一种高韧性高强度高导电性铝 合金导线及其制备方法，具备较高强度及导电性的同时可以满足实际 工程中对导线韧性的需求。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种高韧性高强度 高导电性铝合金导线，由以下质量百分比的成分组成：锆 Zr0.25～0.35％、铁Fe0.30～0.60％、铜Cu0.08～0.12％、砷As0.05～0.20％、 锑Sb0.02～0.03％、混合稀土0.06～0.08％、镍0.05～0.08％，余量为铝 Al及其他杂质。
以上所述的铝合金导线中，所述混合稀土包括轻稀土、中稀土和 重稀土，其中轻稀土为元素镧、铈、镨、钕，中稀土为钐、铕、钆、 铽和镝，重稀土包括元素钬、铕、铒、铥、镱、镥、钇，本发明的混 合稀土中轻稀土的含量占混合稀土总量的比例大于50％。
进一步地，为了提高铝合金导线的综合品质，所述杂质含量 <0.02％，杂质中钛Ti、钒V、锰Mn、铬Cr元素之和含量<0.01％。
以上所述的一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，其制备方法 包括：将铝Al置于炉内在730～745℃下熔为铝液；加入按质量百分 比称取好的金属原料，升温至755～775℃，充分搅拌混合，精炼除气 除渣并保温静置30min；所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆； 将铝合金杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自 然冷却得到高韧性高强度高导电性铝合金导线。上述铝Al为重熔用 铝锭。
以上所述的铝合金导线制备方法中，所述连铸连轧工艺条件为： 浇铸温度720～740℃，进扎温度510～520℃，出扎温度280～300℃； 热处理条件为：热处理温度300～350℃，时间5～8h。
本发明同现有技术相比具有的有益效果为：通过本技术方案，所 选各金属原料协同起效，可有效提高铝合金导线的强度，导线抗拉强 度达到150MPa以上；导线具有高导电性，导电率达到61％IACS以上； 同时具有较高的韧性及抗蠕变性，满足不同电气工程线路敷设条件的 需求。本发明所得铝合金导线可有效增加导线输电能力，进一步降低 线损能耗，有利于节能减排。
具体实施方式
实施例1：一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质 量百分比的成分：锆Zr 0.30％、铁Fe 0.45％、铜Cu 0.10％、砷As 0.12％、 锑Sb 0.02％、混合稀土0.07％、镍0.06％，余量为铝Al及其他杂质。 其中，所述铝Al为重熔用铝锭，以下实施例同。
将铝Al置于炉内在735℃下熔为铝液；加入按质量百分比称取 好的金属原料，升温至765℃，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温 静置30min；所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金 杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得 到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
上述连铸连轧工艺条件为：浇铸温度730℃，进扎温度515℃， 出扎温度290℃；热处理条件为：热处理温度325℃，时间6h。
本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为 62.2IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为187MPa，采用ASTM  B577标准测得其伸长率30.2％。
实施例2：一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质 量百分比的成分：锆Zr 0.25％、铁Fe 0.30％、铜Cu 0.08％、砷As 0.05％、 锑Sb 0.02％、混合稀土0.06％、镍0.05％，余量为铝Al及其他杂质。
将铝Al置于炉内在730℃下熔为铝液；加入按质量百分比称取 好的金属原料，升温至755℃，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温 静置30min；所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金 杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得 到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
上述连铸连轧工艺条件为：浇铸温度720℃，进扎温度510℃， 出扎温度280℃；热处理条件为：热处理温度300℃，时间5h。
本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为 61.6IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为169MPa，采用ASTM  B577标准测得其伸长率31.3％。
实施例3：一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质 量百分比的成分：锆Zr 0.35％、铁Fe 0.60％、铜Cu 0.12％、砷As 0.2％、 锑Sb 0.03％、混合稀土0.08％、镍0.08％，余量为铝Al及其他杂质。
将铝Al置于炉内在745℃下熔为铝液；加入按质量百分比称取 好的金属原料，升温至775℃，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温 静置30min；所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金 杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得 到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
上述连铸连轧工艺条件为：浇铸温度740℃，进扎温度520℃， 出扎温度300℃；热处理条件为：热处理温度350℃，时间8h。
本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为 61.1IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为182MPa，采用ASTM  B577标准测得其伸长率29.6％。
实施例4：一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质 量百分比的成分：锆Zr 0.25％、铁Fe 0.60％、铜Cu 0.08％、砷As 0.20％、 锑Sb 0.02％、混合稀土0.08％、镍0.05％，余量为铝Al及其他杂质。
将铝Al置于炉内在730℃下熔为铝液；加入按质量百分比称取 好的金属原料，升温至775℃，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温 静置30min；所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金 杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得 到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
上述连铸连轧工艺条件为：浇铸温度720℃，进扎温度520℃， 出扎温度280℃；热处理条件为：热处理温度350℃，时间5h。
本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为 61.8IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为175MPa，采用ASTM  B577标准测得其伸长率30.5％。
实施例5：一种高韧性高强度高导电性铝合金导线，包括以下质 量百分比的成分：锆Zr 0.29％、铁Fe 0.52％、铜Cu 0.11％、砷As 0.17％、 锑Sb 0.03％、混合稀土0.07％、镍0.06％，余量为铝Al及其他杂质。
将铝Al置于炉内在738℃下熔为铝液；加入按质量百分比称取 好的金属原料，升温至766℃，充分搅拌混合，精炼除气除渣并保温 静置30min；所得熔液进行连铸连轧工艺，得到铝合金杆；将铝合金 杆在拉丝机上拉制为圆形铝合金单线，并进行热处理，经自然冷却得 到高韧性高强度高导电性铝合金导线。
上述连铸连轧工艺条件为：浇铸温度724℃，进扎温度512℃， 出扎温度295℃；热处理条件为：热处理温度330℃，时间7h。
本实施例采用GB/T3048.2-2007标准测试电导率，经计算结果为 62.0IACS，采用ASTM B557标准测得拉伸强度为179MPa，采用ASTM  B577标准测得其伸长率30.1％。